高电荷胶体的电泳特性：混合MD/LB模拟研究

利用计算机模拟，在原始模型框架下研究了电解质溶液中带正电胶体（大离子）的电泳运动。通过应用混合模拟方案，完全考虑了流体动力学相互作用，其中带电离子（即大离子和电解质）通过分子动力学（MD）传播，并与格子玻尔兹曼（LB）流体耦合。在最近的一项实验中表明，对于多价盐离子，迁移率$\mu$最初随电荷密度$\sigma$增加而增加，达到最大值，然后随着$\sigma$的进一步增加而减小。本工作的目的是阐明$\mu$在高$\sigma$值下的行为。即使对于单价微离子，我们也发现$\mu$随$\sigma$减小。我们定义了一个动态斯特恩层，其中包括在外部电场作用下与大离子一起移动的所有反离子。斯特恩层中的反离子数$q_0$是$\mu$在高$\sigma$值下行为的关键参数。在这种情况下，迁移率$\mu$主要取决于比值$q_0/Q$（其中$Q$是大离子的价态）。先前关于双电层（EDL）畸变随$\sigma$增加而增加导致$\mu$降低的论点在高$\sigma$下不成立。事实上，我们表明EDL的变形随$\sigma$的增加而减小。通过直接与关闭LB流体耦合的朗之万模拟进行比较，推断出流体动力学相互作用的作用。此外，还考虑了含有二价反离子的系统。在这种情况下，在高$\sigma$值下发现了电荷反转现象。